doi: 10.15389/agrobiology.2016.3.318rus
УДК 635.64:632.12:581.143:58.086
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-34-01331 (мол_а).
СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТОК ЭПИДЕРМИСА И ПАРЕНХИМЫ КОРЫ ГИПОКОТИЛЯ У ДВУХ ГЕНОТИПОВ ТОМАТА (Solanum lycopersicum L.) В УСЛОВИЯХ ХЛОРИДНОГО ЗАСОЛЕНИЯ in vitro
Л.Р. БОГОУТДИНОВА1, 2, Г.Б. БАРАНОВА1, Е.Н. БАРАНОВА1,
M.Р. ХАЛИЛУЕВ1, 2
Повышение устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды относится к ключевым задачам современной сельскохозяйственной науки и производства. Томат (Solanum lycopersicum L.) — культура, которая высокочувствительна к засолению. Понимание физиолого-биохимических и молекулярно-генетических адаптивных механизмов устойчивости растений томата к засолению как комплексного признака остается неотъемлемой составляющей многих фундаментальных исследований, результаты которых в последнее десятилетие все чаще находят практическое применение. Информация о влиянии хлорида натрия на мезоструктуру клеток различных тканей и органов у томата крайне ограничена. Целью настоящего исследования стало изучение мезоструктурной организации клеток эпидермиса и паренхимы коры гипокотиля двух хозяйственно ценных генотипов томата (селекционная линия ЯЛФ и сорт Рекордсмен), различающихся по солеустойчивости, в условиях хлоридного засоления in vitro. В эксперименте фрагменты асептических 10-12-суточных проростков томата с удаленными корнями переносили на агаризованную питательную среду Мурасиге-Скуга для индукции ризогенеза, которая содержала половинную концентрацию макро- и микросолей (1/2 МS), сахарозу (2 %) и 3-индолилмасляную кислоту (0,2 мг/л). В среду добавляли NaCl в концентрациях 0-250 мМ. На 8-е сут культивирования у укорененных проростков отбирали сегменты срединной части гипокотиля для проведения световой микроскопии. По результатам гистологического исследования были выявлены существенные различия между исследуемыми генотипами по размеру, а также форме эпидермальных и паренхимных клеток коры гипокотиля. Показано, что присутствие в среде ионов Na+ и Cl- значительно повлияло на размер межклетников в паренхиме коры гипокотиля, а также форму и площадь клеток эпидермиса и паренхимы у обоих генотипов томата. По сравнению с контролем (среда без добавления NaCl) достоверное уменьшение площади клеток эпидермиса (в 1,2 раза) и паренхимы коры (в 1,6 раза) гипокотиля у линии ЯЛФ наблюдалось уже в варианте 50 мМ NaCl. Уменьшение площади клеток этих типов тканей у сорта Рекордсмен происходило при большем содержании стрессового агента в питательной среде (100 и 150 мМ NaCl соответственно для клеток эпидермиса и паренхимы коры гипокотиля). При действии 250 мМ NaCl у линии ЯЛФ отмечалось резкое увеличение площади клеток в тканях обоих типов — до значений, которые существенно превышали таковые не только в других вариантах опыта, но и в контроле. Кроме того, в условиях сильного засоления у линии ЯЛФ происходило изменение формы клеток эпидермиса (они приобретали угловатые контуры) и паренхимы коры гипокотиля (сильное уплощение клеток). В отличие от линии ЯЛФ, у сорта Рекордсмен площадь эпидермальных и паренхимных клеток коры гипокотиля в условиях 0 и 250 мМ NaCl статистически значимо не различалась. Кардинальные различия между генотипами томата были установлены по площади межклеточного пространства в паренхимных клетках коры гипокотиля. В целом было установлено, что эпидермальные и паренхимные клетки гипокотиля томата сорта Рекордсмен менее чувствительны к присутствию в среде NaCl по сравнению с линией ЯЛФ. Выявленные изменения клеток по форме и размеру в этих типах тканей гипокотиля могут использоваться в качестве цитологических маркеров для сравнительной оценки генотипов томата по чувствительности и(или) устойчивости к засолению.
Ключевые слова: томат, Solanum lycopersicum L., солевой стресс, анатомия гипокотиля, культивирование in vitro.
L.R. Bogoutdinova1, 2, G.B. Baranova1, E.N. Baranova1,
M.R. Khaliluev1, 2
Improving plant resistance to unfavorable environmental factors is one of the important tasks of modern agricultural production. The cultivated tomato is highly sensitive to salinity. Understanding the physiological, biochemical, molecular and genetic adaptive mechanisms of tomato resistance to salinity as a complex trait is an essential part of most fundamental studies, the results of which are increasingly finding practical application during the last decade. However, the data on the effect of sodium chloride on cell organization of different tomato tissues and organs are scarce. Thus, the purpose of the study was to investigate cell organization of the epidermis and parenchyma cortical tissues of tomato hypocotyl (Solanum lycopersicum L. line YaLF and cultivar Rekordsmen) under chloride salinity in vitro. Fragments of 10-12-day-old aseptically germinated tomato seedlings, whose roots have been removed, were transferred on root induction medium (1/2 МS, 2 % sucrose, 0.2 mg/l indole-3-butyric acid) supplemented with 0-250 mМ NaCl. After 8 days in culture, middle part of hypocotyls were excised from rooted seedlings and prepared for light microscopy. Histological examination revealed significant differences between genotypes in shape and average cross-sectional areas of the epidermal and cortical parenchyma cells of hypocotyl. The addition of Na+ and Cl- ions to culture medium significantly affected the size of the intercellular spaces in the cortical parenchyma as well as the average cross-sectional areas and shape epidermal and cortical parenchyma hypocotyl cells of both tomato genotypes. The average cross-sectional areas of epidermal and cortical parenchyma hypocotyl cells of tomato line YaLF under 50 mM NaCl were significantly less (1,2 and 1,6 times, respectively) compared with control conditions (medium without NaCl). Epidermal and cortical parenchyma hypocotyl cells of tomato cultivar Rekordsmen decreased in size at higher concentrations of NaCl in the culture medium (100 and 150 mM NaCl, respectively). Dramatic increase in the cells areas of both tissue types of tomato line YaLF were observed under 250 mM NaCl salinity. In addition, under high salinity treatments there was a considerable change in the shape of epidermal (cells obtained angular contours) and cortical parenchyma hypocotyl cells (cell flattening) of line YaLF. Unlike line YaLF, the cross-sectional areas of epidermal and cortical parenchyma hypocotyl cells of tomato cultivar Rekordsmen was no statistically significant differences between 0 and 250 mM NaCl treatment. The dramatic difference between the two tomato genotypes was observed by a change in the cross-sectional areas of intercellular spaces in cortical parenchyma hypocotyl cells under salt treatments. Epidermal and cortical parenchyma cells of tomato hypocotyls cultivar Rekordsmen were less sensitive to the presence of NaCl in the culture medium, compared with the line YaLF. The revealed changes in shape and size of epidermal and cortical parenchyma hypocotyl cells can be used as cytological markers for comparative evaluation of tomato genotypes in sensitivity and/or resistance to salinity.
Keywords: tomato, Solanum lycopersicum L., salt stress, hypocotyl anatomy, in vitroculture.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной |
Поступила |
Оформление электронного оттиска
